JPH03172674A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車等の車両の駆動系においてロックアッ
プ付流体継手とベルト式無段変速機とを組合わせて搭載
したロックアップ付流体継手を具備する無段変速機の制
御装置に関し、詳しくは、流体継手およびロックアツプ
クラッチのオーブン制御に関する。

〔従来の技術〕

一般にロックアップ付トルクコンバータを使用した駆動
系では、発進時においてトルクコンバータのトルク増幅
作用を利用すると、発進性能が強化し、スムーズ性が向
上する。また発進後は、ロックアツプすることによりト
ルクコンバータの動力損失がなくなって燃費向上になる
。このため、かかる利点を得るためにロックアツプクラ
ッチをいかに制御するか種々提案されている。

ここで、無段変速機を組合わせた駆動系では変速比が無
段階に変化し、ブーり部分の慣性マスも大きいことで、
各運転条件での駆動力、その応答性等を考慮すると、必
ずしもロックアツプが最適とは言えない。即ち、ロック
アツプ領域でも加速等の走行条件では、トルクコンバー
タの増幅作用を有効に利用することが望まれる。

そこで従来、上記ロックアツプクラッチ付トルクコンバ
ータの制御に関しては、例えば特開昭６３−３０８２５
９号公報の先行技術がある。ここで、無段変速機の変速
制御を加味して、変速開始と略同時にロックアツプ制御
し、変速全域をロックアツプ領域に定めることが示され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、トルクコン
バータの増幅作用が発進時の変速開始前に制限され、変
速域で有効に活用できない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、各運転条件において駆動力が最適化す
るように流体継手作動またはロックアツプし、走行性、
燃費等を向上することが可能な無段変速機の制御装置を
提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、無段変
速機の入力端にロックアツプクラッチ付トルクコンバー
タを備え、上記ロックアツプクラッチを解放して流体継
手作動し、上記ロックアツプクラッチを係合してロック
アツプする制御系において、流体継手作動時の駆動力と
ロックアツプ時の駆動力とをそれぞれ算出する手段と、
流体継手作動駆動力とロックアツプ駆動力との関係によ
りロックアツプのオン・オフを判断して、ロックアツプ
信号を出力する選択手段とを備えるものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、無段変速機で変速制御されながら車
両走行する場合において、各運転条件で流体継手作動ま
たはロックアツプする際の駆動力が算出され、常に駆動
力が大きくなるようにロックアツプ＃御され、流体継手
またはロックアツプクラッチで最適に駆動力が生じるよ
うになる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、ロックアツプトルコン付無段変速機の
駆動系の概略について述べる。符号１はエンジンであり
、クランク軸２がトルクコンバータ装置３１前後進切換
装置４．無段変速機５およびディファレンシャル装置Ｂ
に順次伝動構成される。

トルクコンバータ装置３は、クランク軸２がドライブプ
レートＩＯを介してコンバータカバー１１およびトルク
コンバータ１２のポンプインペラ１２ａに連結する。ト
ルクコンバータ１２のタービンランナ１２ｂはタービン
軸１３に連結し、ステータ１２ｃはワンウェイクラッチ
１４により案内されている。タービンランナ１２ｂと一
体的なロックアツプクラッチ１５は、ドライブプレート
ｌＯに係合または解放可能に設置され、エンジン動力を
トルクコンバータ１２またはロックアツプクラッチ１５
を介して伝達する。

前後進切換装置４は、ダブルビニオン式プラネタリギヤ
１６を有し、サンギヤｌｅａにタービン軸１３が入力し
、キャリア１６ｂからプライマリ軸２ｏが出力する。そ
してサンギヤｌｅａとリングギヤｌｅｅとの間にフォワ
ードクラッチ１７を、リングギヤｌｅｅとケースとの間
にリバースブレーキ１Ｂを有し、フォーワードクラッチ
１７の係合でプラネタリギヤ１６を一体化してタービン
軸１３とプライマリ軸２０とを直結する。また、リバー
スブレーキ１８の係合でプライマリ軸２０に逆転した動
力を出力し、フォワードクラッチ１７とリバースブレー
キ１８の解放でプラネタリギヤ１６をフリーにする。

無段変速機５は、プライマリ軸２０に油圧シリンダ２１
を有するプーリ間隔可変式のプライマリプーリ２２が、
セカンダリ軸２３にも同様に油圧シリンダ２４を有する
セカンダリプーリ２５が設けられ、プライマリプーリ２
２とセカンダリプーリ２５との間に駆動ベルト２Ｂが巻
付けられる。ここで、プライマリシリンダ２１の方が受
圧面積が大きく設定され、そのプライマリ圧により駆動
ベルト２Ｂのプライマリプーリ２２、セカンダリプーリ
２５に対する巻付は径の比率を変えて無段変速するよう
になっている。

ディファレンシャル装置Ｂは、セカンダリ軸２３に一対
のりダクションギャ２７を介して出力軸２８が連結し、
この出力軸２８のドライブギヤ２９がファイナルギヤ３
０に噛合う。そしてファイナルギヤ３０の差動装置３１
が、車軸３２を介して左右の車輪８３に連結している。

一方、無段変速機制御用の高い油圧源を得るため、無段
変速機５にメインオイルポンプ３４が設けられ、このメ
インオイルポンプ３４がポンプドライブ軸３５を介して
クランク軸２に直結する。また、トルクコンバータ１２
．　　ロックアツプクラッチ１５および前後進切換制御
用の低い油圧源を得るため、トルクコンバータ装置３に
サブオイルポンプ３Ｂが設けられ、このサブオイルポン
プ３Ｂがポンプ軸３７を介してコンバータカバーＵに直
結する。

第３図において、油圧制御系について述べる。

先ず、無段変速機油圧制御系について述べると、オイル
パン４０と連通する高圧用のメインオイルポンプ３４か
らのライン圧油路４１がライン圧制御弁４２に連通して
高いライン圧が生じ、このライン圧が油路４３を介して
セカンダリシリンダ２４に常に供給されている。ライン
圧はさらに、油路４４を介して変速速度制御弁４５に導
かれ、油路４６によりプライマリシリンダ２１に給排油
してプライマリ圧が生じるようになっている。また、後
述のサブオイルポンプ３Ｂからの作動圧油路４７は、レ
デューシング弁４８に連通して常に一定の油圧が生じ、
このレデューシング油路４９．５０がライン圧制御弁４
２のソレノイド弁５１．変速速度制御弁４５のソレノイ
ド弁５２に連通する。

ソレノイド弁５１は、制御ユニット８０からのデユーテ
ィ信号でオン・オフしてパルス状の制御圧が生じ、この
制御圧をアキュムレータ５３で平滑化してライン圧制御
弁４２に作用する。そして変速比ｌ。

エンジントルクＴａ、トルクコンバータトルク増幅率等
に応じ、ライン圧ＰＬを制御する。

変速速度制御弁４５のソレノイド弁５２も同様にデユー
ティ信号でパルス状の制御圧が生じて、変速速度制御弁
４５を給油と排油の２位置に動作する。

そして、デユーティ比により２位置の動作状態を変えて
プライマリシリンダ２１への給排油の流量を制御し、変
速比ｌと変化速度ｄｉ／ｄｔとを変えて変速制御する。

次いで、トルクコンバータ等の油圧制御系について述べ
ると、サブオイルポンプ３６からの油路ＢＯはレギュレ
ータ弁６１に連通して、所定の低い作動圧が生じる。こ
の作動圧油路８２はロックアツプ制御弁Ｂ３に連通し、
このロックアツプ制御弁６３から油路Ｂ４によりトルク
コンバータ１２に、油路Ｂ５によりロックアツプクラッ
チ１５のリリース室６Ｂに連通ずる。一方、このロック
アツプ制御弁Ｂ３のソレノイド弁Ｂ７には、上述のレデ
ューシング圧の油路６８が連通ずる。そして制御ユニッ
ト１１ｏからのロックアツプ信号がない場合は、油路６
２と６５とによりリリース室６Ｂ経由でトルクコンバー
タ１２に給油し、ロックアツプ信号が出力すると、油路
６２と６４とにより作動圧をロックアツプクラッチ１５
に作用してロックアツプする。

また、油路６２から分岐する作動圧油路６９は、セレク
ト弁７０．油路７１および７２を介してフォワードクラ
ッチ１７．　　リバースブレーキ１８に連通する。セレ
クト弁７０は、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）。

ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）の各レンジに応じ
て切換えるもので、Ｄレンジでは油路Ｂ９と７１とによ
りフォーワードクラッチ１７に給油し、Ｒレンジでは油
路６９と７２とでリバースブレーキ１８に給油し、Ｐ、
Ｎのレンジではフォワードクラッチ１７とリバースブレ
ーキ１８を排油する。

第１図において電子制御系について述べる。

先ず、エンジン回転数Ｎｅ、プライマリプーリ回転数Ｎ
ｐ、セカンダリブーり回転数Ｎｓ、スロットル開度θ、
シフト位置の各センサ８１ないし８５を有する。

そこで、変速速度制御系について述べると、制御ユニッ
ト８０で、プライマリプーリ回転数センサ８２、セカン
ダリプーリ回転数センサ８３のプライマリプーリ回転数
Ｎｐ、セカンダリブーり回転数Ｎ８は実変速比算出部８
Ｂに入力し、実変速比ｌ−Ｎｐ／Ｎｓにより実変速比ｉ
を算出する。この実変速比１とスロットル開度センサ８
４のスロットル開度θおよびシフト位置センサ８５から
のシフト位置は目標プライマリプーリ回転数検索部８Ｔ
に入力し、Ｒ，Ｄ、スポーティドライブ（Ｄｓ）の各レ
ンジ毎に変速パターンに基づくｌ−θのテーブルを用い
て目標プライマリプーリ回転数ＮＰＤを検索する。

目標ブライマリブーり回転数ＮＰＤとセカンダリブーり
回転数Ｎｓは目標変速比算出部８８に入力し、目標変速
比ｉｓが、ｌ５＝ＮＰＤ／Ｎｓにより算出される。そし
てこの目標変速比１ｓは目標変速速度算出部８９に入力
し、一定時間の目標変速比Ｉｓの変化量により目標変速
比変化速度ｄ１ｓ／ｄｔを算出する。そしてこれらの実
変速比Ｉ、目標変速比Ｉｓ、および目標変速比変化速度
ｄｉｓ／ｄｉは変速速度算出部９０に人力し、変速速度
ｄｉ／ｄｉを以下により算出する。

ｄｌ／ｄｔ−に１（Ｉｓ−１）＋に２　・ｄｌｓ／ｄＬ
上記式において、Ｋ１　、に２は定数、１ｓ−１は目標
と実際の変速比偏差の制御量、ｄｉｓ／ｄＬは制御系の
遅れ補正要素である。

上記変速速度ｄｉ／ｄｔ　、実変速比１は、デユーティ
比検索部９１に入力する。ここで操作量のデユーティ比
りが、Ｄ、　ｆ　（ｄｉ／ｄｉ　、　ｌ）の関係で設定
されることから、アップシフトとダウンシフトにおいて
デユーティ比りがｄｌ／ｄｔ−１のテーブルを用いて検
索される。そしてこのデユーティ信号が、駆動部１０５
を介してソレノイド弁５２に出力する。

ロックアツプ制御系について述べると、ロックアツプク
ラッチ１５によるロックアツプ領域を、車速、エンジン
回転数Ｎｏ、プーリ比および速度比ｅの関数によって制
御するものであり、斗ルクコンバータ１２またはロック
アツプクラッチ１５の作動時の駆動力を算出することを
前提としている。そこで、エンジン側のエンジン回転数
Ｎｏ、スロットル開度θ、無段変速機側のプライマリプ
ーリ回転数Ｎｐ、実変速比ｉ等の信号が人力するトルク
コンバータ作動駆動力算出部９２．ロックアツプ駆動力
算出部９８を有する。トルクコンバータ作動駆動力算出
部９２は、各運転条件でのエンジントルクＴｏ、）ルク
コンバータ１２の速度比に応じた増幅率α、効率、無段
変速機５の実変速比■、慣性力。

効率、ファイナルギヤ比等のパラメータを用いてトルク
コンバータ作動時の駆動力ＦＴを算出する。

ロックアツプ駆動力算出部９３は、上述のトルクコンバ
ータ１２に関するパラメータの代りにロックアツプクラ
ッチ１５の効率、慣性力等を用いてロックアツプ時の駆
動力ＦＬを算出する。

これらトルクコンバータ作動時の駆動力Ｆｒ。

ロックアツプ時の駆動力ＦＬは選択部９４に入力して比
較され、停車およびＦＴ＞ＦＬの場合はロックアツプ・
オフを判断し、ＦＴ５ＦＬの場合はロックアツプ・オン
を判断する。そしてこれらのロックアツプのオン・オフ
信号が、駆動部９Ｂを介してソレノイド弁６７に出力す
る。

ライン圧制御系について述べると、スロットル開度θと
エンジン回転数Ｎｏが入力するエンジントルク算出部９
７を有し、トルク特性からエンジントルクＴｏを求める
。またトルクコンバータ１２のトルク増幅作用で無段変
速機５への人力トルクが変化するのに対応し、速度比ｅ
が入力するトルク増幅率検索部９８を有し、トルク増幅
率のテーブルによりトルク増幅率αを検索し、入力トル
ク算出部９９で入力トルクＴＩをＴＩ−α・Ｔｏにより
求める。

一方、実変速比ｌは必要ライン圧設定部１００に入力し
、単位トルク当りの必要ライン圧ＰＬｕを求め、これと
入力トルクＴＩが目標ライン圧設定部ｌｏｔに入力して
、目標ライン圧ＰＬをＰＬ　−ＰＬｕ・ＴＩにより算出
する。ここで、ライン圧制御弁４２の特性上エンジン回
転数Ｎｅによりポンプ吐出圧が変化するのに伴いライン
圧最大値ＰＬ寵が変動するのを補正するため、エンジン
回転数Ｎｅと実変速比１が入力する弁特性補正部１０２
を有する。

そして、Ｎｏ−１のテーブルにより、ライン圧最大値Ｐ
Ｌ−を常に一定化する。かかる目標ライン圧ＰＬ、ライ
ン圧最大値ＰＣＩＩはデユーティ比検索部１０３に入力
し、ライン圧最大値ＰＬ■に対する目標ライン圧ＰＬの
割合で目標ライン圧ＰＬに相当するデユーティ比りを定
めるのであり、このデユーティ信号りが、駆動部１０４
を介してソレノイド弁５１に出力する。

次いで、このように構成された制御装置の作用について
述べる。

先ず、ＮまたはＰレンジでエンジンｌを始動すると、ク
ランク軸２によりトルクコンバータ装置３は駆動するが
、前後進切換装置４で遮断されて無段変速機５にはエン
ジン動力が入力しない。−方、このときポンプドライブ
軸８５とコンバータカバー１１によりメインオイルポン
プ３４．サブオイルポンプ８Ｂが駆動され、油圧制御系
のライン圧制御弁４２．レギュレータ弁６１．レデュー
シング弁４Ｂにより所定の油圧が生じている。ここで、
ライン圧はセカンダリシリンダ２４にのみ供給されて、
駆動ベルト２Ｂをセカンダリプーリ２５側に移行するこ
とで、変速比最大の低速段になっているＯまた停車時に
は、選択部９４からロックアツプ・オフの信号がソレノ
イド弁Ｂ７に出力し、ロツクア・ノブ制御弁６３をロッ
クアツプクラッチ１５のリリース側に切換えているので
、作動圧はリリース室６Ｂを介してトルクコンバータ１
２に流れ、このためロックアツプクラッチ１５がオフし
てトルクコンバータ１２が作動状態になる。

そこで、Ｄレンジにシフトすると、セレクト弁７０によ
りフォワードクラッチ１７に給油されるため、プラネタ
リギヤ１６が一体化してタービン幀１３とプライマリ軸
２０とを直結し、前進位置になる。このため、エンジン
動力がトルクコンバータ１２を介して無段変速機５のプ
ライマリ軸２０に入力し、プライマリプーリ２２．セカ
ンダリプーリ２５と駆動べＪレト２Ｂにより最も低い低
速段の動力がセカンダリ軸２３に出力し、これ亦ディフ
ァレンシャル装置Ｂを介して車輪３３に伝達し、アクセ
ル解放でも走行可能となる。従って、このアクセル解放
またはアクセル踏込みにより発進する。

ところで、かかる変速比最大の発進時には、トルクコン
バータ１２が小さい速度比ｅによりトルク増幅作用して
おり、この増幅率αがトルク増幅率検索部９８で検索さ
れてこの分目機ライン圧ＰＩ、は大きくなる。従って、
ライン圧制御弁４２によるライン圧は最大変速比やエン
ジントルクによる伝達トルクにトルクコンバータ増幅分
が加算され、セカンダリプーリ２５における押付力でス
リップすること無く伝達することが可能になる。

またこの発進は、変速パターンの最大変速比のラインＬ
Ｌより低速側で行われ、゛実際の変速比は最大の２．５
にホールドされている。しかるに、変速制御系では、セ
カンダリブーり回転数Ｎｓの上昇に伴いそれとプライマ
リプーリ回転数Ｎｐとで実変速比１が、この実変速比１
とスロットル開度θとで目標ブライマリブーり回転数Ｎ
ＰＤが、これらの目標プライマリプーリ回転数Ｎ　ＰＣ
，セカンダリプーリ回転数Ｎｓより目標変速比算出部８
８．目標変速速度算出部８９で目標変速比ＩＳ、目標変
速比変化速度ｄｌｓ／ｄｔが算出される。そして変速速
度算出部９０では、これらの目標変速比Ｉｓ、実変実変
速比口標変速比変化速度ｄｉｓ／ｄｉにより変速速度ｄ
ｌ／ｄｔの制御量を求め、デユーティ比検索部９１では
制御量に対応したデユーティ比りの操作量を求めている
。そこでＩｓ＜　２．５の条件になり、ソレノイド弁５
２にデユーティ信号が出力して変速速度制御弁４５が動
作し、プライマリシリンダ２１に給油されてプライマリ
圧が生じると、最大変速比のラインＬＬの所定の点から
変速を開始する。

このときトルクコンバータ作動駆動力算出部９２゜ロッ
クアツプ駆動力算出部９３では、トルクコンノ（−タ作
動駆動力ＦＴ、ロックアツプ駆動力ＦＬが算出されてお
り、第４図のフローチャートが実行される。即ち、発進
後の定常状態でのトルクコンバータ１２の増幅率αが減
じてその効率によりトルクコンバータ作動駆動力ＦＴが
低下し、ＦＴ≦ＦＬの条件になると、選択部９４により
ロックアツプと判断してロックアツプ・オン信号を出力
する。

そこで、上記ロックアツプ信号の出力でソレノイド弁Ｂ
７がロックアツプ制御弁Ｂ３をトルクコンバータ側に切
換えることで、作動圧はトルクコンノ（−タ１２に封じ
込められてロックアツプクラッチ４′５に作用し、こう
してロックアツプクラッチ１５は、ドライブプレートｌ
Ｏに係合してロックアツプする。

従ってエンジン動力は、ロックアツプクラッチ１５によ
り効率よく伝達することになる。

次いで、上述のロックアツプ領域で変速制御して走行す
る場合において、アクセル踏込みで加速したり、高負荷
運転されると、トルクコンバータ作動駆動力算出部９２
でトルクコンノ（−夕増幅率αが推測されてトルクコン
バータ作動駆動力ＦＴが増大する。そしてＦ　Ｔ　＞ｐ
ｔの条件になると、再び選択部９４でロックアツプ・オ
フと判断され、ロックアツプクラッチ１５が解放してト
ルクコンノ＜−タ１２の作動状態に一時的に戻る。こう
してトルクコンバータ作動駆動力ＦＴ、口・ンクア・ツ
ブ駆動力ＦＬのうちで常に大きい方を得るように、口、
ツクアップがオン・オフ制御されることになる。

以上、本発明の実施例について述べたが、トルクコンバ
ータ作動駆動力、ロックアツプ駆動力の算出は実施例に
限定されなく、無段変速機の変速制御も目標変速比によ
る制御ばかりでなく目標エンジン回転数による制御でも
同等である。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、ロックアップ
付流体継手を具備する無段変速機のロックアツプ制御に
おいて、流体継手作動駆動力、ロックアツプ駆動力を算
出し、この駆動力の関係に基づいてロックアツプをオン
・オフ制御するので、流体継手とロックアツプクラッチ
の特性を常に有効的に活用し得る。

さらに、かかる流体継手と口・ツクアップクラッチの活
用により、無段変速機の駆動系の駆動力が最適化し、走
行性、燃費等を向上し得る。

また、無段変速域でロックアツプのオン・オフ制御をす
るので、ショック等の問題も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無段変速機の制御装置の実施例を示す
ブロック図、 第２図は無段変速機の一例を示すスケルトン図、第３図
は同油圧制御系の回路図、 第４図はロックアツプ制御の作用のフローチャート図で
ある。 ５・・・無段変速機、１２・・・トルクコンバータ、１
５・・・ロックアツプクラッチ、６７・・・ロックアツ
プ用ソレノイド弁、９２・・・トルクコンバータ作動駆
動力算出部、９３・・・ロックアツプ駆動力算出部、９
４・・・選択部第 ２ 図 −−−−ｊ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 無段変速機の入力側にロックアップクラッチ付流体継手
   を備え、上記ロックアップクラッチを解放して流体継手
   作動し、上記ロックアップクラッチを係合してロックア
   ップする制御系において、流体継手作動時の駆動力とロ
   ックアップ時の駆動力とをそれぞれ算出する手段と、 流体継手作動駆動力とロックアップ駆動力との関係によ
   りロックアップのオン・オフを判断して、ロックアップ
   信号を出力する選択手段とを備えることを特徴とする無
   段変速機の制御装置。